锂离子电池导电剂简介.pptx
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,1,导电剂概述,炭黑类导电剂,2,3,石墨类导电剂,纤维类、纳米管类导电剂,4,目录,5,石墨烯导电剂,导电剂未来发展,6,锂离子电池的工作原理示意图,n充电过程中,Li+由正极通过电解液迁移到负极;放电过程与之相反,Li+由负极通过电解液迁移到正极。
锂离子电池在充放电过程中,Li+往返于正负极之间,所以人们形象地称之为“摇椅”电池或“羽毛球”电池。
一、导电剂概述,1.1锂离子电池工作原理,1.2导电剂简介n从工作原理可知,正常的充放电过程,需要锂离子、电子的共同参与,这就要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体,电极反应也只能够发生在电解液、导电剂、活性材料的接合处。
然而事实上,锂离子电池的正极、负极活性材料的导电性都不尽如人意。
n正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐,它们是半导体或者绝缘体,导电性较差,必须要加入导电剂来改善导电性;负极石墨材料的导电性稍好,但是在多次充放电中,石墨材料的膨胀收缩,使石墨颗粒间的接触减少,间隙增大,甚至有些脱离集电极,成为死的活性材料,不再参与电极反应,所以也需要加入导电剂保持循环过程中的负极材料导电性的稳定。
但是相对于正极、负极的活性材料而言,导电剂在电极中的含量一般比较低。
一、导电剂概述,1.3导电剂导电机理1、电子导电性各类导电剂通过自身形成的导电网络、增强活性物质之间的接触、或增强活性物质之间的导电网络等方式,通过自身物理连接作用起到对锂离子电池物理极化的改善作用。
决定因素:
导电剂自身导电性、形成网络数量、接触面积等。
2、离子导电性各类导电剂通过吸收和保持电解液,为锂离子电池充放电过程中提供更多的电解液界面,间接的起到减少电化学极化的目的;决定因素:
吸油值(OAN值或DBP值)。
目前,几乎所有的导电剂都有以上两类导电性,炭黑类导电剂更倾向于提供锂离子导电性,石墨类更倾向于提供电子导电性,纤维类/碳管类导电剂两者导电性均不错。
一、导电剂概述,一、导电剂概述,导电剂加入目的导电剂的首要作用是提高电子电导率。
导电剂在具活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用以减小电极的接触电阻,提高锂电池中电子的迁移速率,降低电池极化。
此外,导电剂也可以提高极片加工性,促进电解液对极片的浸润,从而提高锂电池的使用寿命。
导电剂的分类,二、炭黑类导电剂,2.1炭黑简介n炭黑是一种黑色粉末状的无定型碳。
炭黑是由球状或链状粒子聚积而成的,内部是含有直径3500nm的微结晶结构,可以和各种游离基反应。
n炭黑包括:
工业炉黑、槽黑、热烈黑、高温石墨化炭黑,乙炔黑等;普通碳黑本身就具有一定的导电能力,DBP值一般在3080ml/100g。
导电碳黑是一个统称,它泛指导电能力强于普通炭黑、色素炭黑的特殊炭黑品种。
碳黑按其导电性能可分为如下三类:
(以DBP衡量),导电碳黑(CF),DBP值:
100160ml/100g,超导电碳黑(SCF)DBP值:
160260ml/100g特导电碳黑(XCF)DBP值:
300350ml/100g,炭黑粉末,在电池中它可以起到吸液保液的作用表面洁净(化合物少)结构高,炭黑SuperP,刚性纳米颗粒rigid点与点接触,point-to-point,2.2炭黑的导电机理n炭黑颗粒的粒径小,比表面积大、堆积紧密,有利于颗粒之间紧密接触在一起,组成了电极中的导电网络。
其与活性物质是点-点接触。
在电池中也可起到吸液保液作用;,2.3炭黑的性质粒径小比表面积大导电性能好,二、炭黑类导电剂,二、炭黑类导电剂,2.4炭黑的结构性n炭黑的结构性是以碳黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。
常用吸油值表示结构性,吸油值越大,碳黑结构性越高,容易形成空间网络通道,而且不易破坏。
高结构碳黑颗粒细,网状链堆积紧密,比表面积大,单位质量颗粒多,有利于在电极中形成链式导电结构。
炭黑吸油值(DBP值)在规定的试验条件下,100g炭黑吸收邻苯二甲酸二丁酯(DBP,di-n-butylphthalate)的体积数(cm3)。
用来表征炭黑的聚集程度。
DBP值可以计算炭黑聚集体之间的空隙体积,故是炭黑聚集和附聚程度的量度。
影响因素:
吸油值与粉料颗料间的空隙、粒子的表面性能及粉体的比表面积有关颗料呈聚集态时,颗料间的空隙较大,粉体的吸油值越大。
粒子表面的亲水亲油性对吸油值影响很大,亲油性高时,吸油值大。
粒子的比表面积越大,吸油值越大。
粉体越细,吸油值越大。
相同的导电剂添加量,吸油值越大,导电值越大。
炭黑的优缺点优点:
炭黑颗粒的高比表面积、堆积紧密有利于颗粒之间紧密接触在一起,组成了电极中的导电网络。
缺点:
比表面较大导致分散困难、具有较强的吸油性。
措施:
通过改善活物质、导电剂的混料工艺来提高其分散性,并将炭黑量控制在一定范围内(通常是1.5%以下)。
炭黑类导电剂一般关注:
一次粒径、聚集态、BET、吸油值几个方面;常见炭黑类导电剂n常见的导电炭黑的生产厂家有:
比利时M.M.M公司Ensaco250G、350G系列,瑞士特密高Timcal公司SuperS、SuperP系列,日本科琴黑KejenblackEC、KejenblackECP系列,日本三菱3050系列,国产中橡v7系列等。
二、炭黑类导电剂,SUPERPLi(简称SP),nSP是一款类炉黑法(MMM法制备)的导电炭黑,是由D50为40nm左右的原生粒子(一次结构)团聚成150200nm的原生聚集体(二次结构),再通过软团聚和人工压缩等后续加工而成,整体呈葡萄球链装;,二、炭黑类导电剂,SP的SEM(支链状),SP的TEM,
(1)SP在锂离子电池中的作用更多的是以150200nm的原生聚集体分散到活性物质周围形成多支链状导电网络,从而减小电池的物理内阻,提高电子传导性。
(2)SP的OAN值(吸油值,SP的OAN值为6.4ml/g)所发挥的作用,也就是吸收电解液和保持电解液的能力,即提高离子的传导性。
作用:
小颗粒导电碳黑,在正负极中均可用,完全没有储锂功能,只起导电作用;,n,二、炭黑类导电剂,乙炔炭黑(简称AB),nAB采用电石法制备,即先用电石制成乙炔气,经净化,使乙炔气在1400左右高温下隔绝空气进行裂解,再经冷却、收集而得。
(DBP值198-260ml/100g,超导炭黑),EnsacoTM,二、炭黑类导电剂,EnsacoTM250G和350GSEM图,nEnsacoTM导电炭黑由TIMACAL公司开发生产的高导电炉法炭黑,有5个规格,150G、210G、250G、260G、350G,与普通炭黑相比优点:
1、高导电性:
炭黑结构由中至高,导电性依次增加。
较低负载量可达优异性能;2、高分散性:
柔软的片状颗粒集高结构和低比表面于一体,易于加工混合;3、高纯度:
该炭黑产品纯度、灰分、硫和金属杂质含量低;,150G、210G半导体炭黑,250G、260G高导电炭黑,350G超导电炭黑,250G、260G、350G性价比最佳;,2.7炭黑产品参数特密高公司,炭黑导电剂,深圳市吉田化工有限公司,炭黑类导电剂,二、炭黑类导电剂,科琴黑(KB),n科琴黑是一种由极具原创性的特殊生产工艺所制得的高纯度、支链状导电炭黑。
与普通的导电他黑相比,科琴黑具有只需要极低的添加量就可以达到高导电性的特点。
所以科琴黑一直是导电炭黑中的极品,长期以来在市场中处于领先地位。
n几种炭黑的形态和导电率比较,二、炭黑类导电剂,n科琴黑优点与其他用于电池的导电炭黑相比较,科琴黑具有独特的支链状形态,导电接触点多,支链形成较多导电通路,因而只需很少的添加量即可达到极高的导电率(其他碳黑多为圆球状或片状,故需要很高的添加量才能达到所需的电性)。
因科琴黑的超高的导电性,其使用量比其它导电碳黑少很多,因而可以填充更多的活性物质,大大提高了电池的电流密度和电池容量,因而可延长电池的使用时间,稳定性高。
科琴黑的支链状形态,与活性物质之间有充分接触,不会因为间隙的变化而失去接触。
电池在充放电过程中电阻不会因为体积的变化而增加。
二、炭黑类导电剂,n科琴黑常见型号:
目前市场上比较热门的日本科琴黑其生产商是日本狮王公司,在国内是上海翠科化工科技有限公司,产品主要型号有EC-300J、EC-600J、ECP、ECP-600JD;EC系类:
主要用于各种高聚物:
热固性塑料、热塑性塑料、弹性体等。
其他方面应用:
集成电子零件包装、管材;ECP系类:
主要用于高档锂电池、动力电池。
ECP系类具有超高的导电性,和其他炭黑相比科琴黑具有独特的支链状态、导电接触点多、添加量较少、只要普通炭黑的五分之一;,二、炭黑类导电剂,科琴黑系列,2.8科琴黑产品参数上海翠科化工科技有限公司,二、炭黑类导电剂,n比较说明EC-300J主要用于镍氢、镍镉电池;ECP和ECP-600JD主要用于高倍率大容量和电流密度的锂电,其中以ECP-600JD性能尤为突出;EC-300J只需要普通导电乙炔黑添加量的1/2-1/3就可达到很高的导电性,比表面积-约800m2/g(BET);ECP-600JD只需要普通导电碳黑添加量的1/3-1/6就可达到很高的导电性,比表面积-约1300m2/g(BET),与CarbonECP和CarbonECP-300J相比,ECP-600JD的导电率最高,接近碳纳米管的导电率,且与碳纳米管相比,ECP-600JD金属杂质含量低(30ppm),有利于防止电池的自放电和老化,适用于正、负极;,二、炭黑类导电剂,三、石墨类导电剂,3.1导电石墨简介n石墨导电剂基本为人造石墨,与负极材料人造石墨相比,作为导电剂的人造石墨具有更小的颗粒度,一般为36m,且孔隙和比表面更发达,粒径大小与活性物质相似,有利于极片颗粒的压实以及改善离子和电子电导率。
3.2石墨导电机理n导电石墨也具有较好的导电性,其本身颗粒较接近活物质颗粒粒径,颗粒与颗粒之间呈点-点接触的形式,可以构成一定规模的导电网络结构,提高导电速率的同时用于负极,时更可提高负极容量。
导电石墨SFG6,刚性微米颗粒rigid点与点接触,point-to-point,石墨导电剂型号n石墨导电剂分为人造石墨和天然石墨;常用的是特密高Timcal公司生产的KS6、KS15、SFG6、SFG15系列和国产上海杉杉科技的石墨产品等。
形态比较,KS-6SEM图,SFG-6SEM图,等轴的非规则球状,高度不等轴鳞片状,三、石墨类导电剂,KS系列推荐用于正极具有良好的导电性KS系列导电剂具有和正极活性物质更加匹配的形貌,更利于正极压实密度的提升和正极克容量的发挥。
SFG系列推荐应用于负极具有良好的导电性。
SFG系列具有片状外形特征,与球形和类球形负极能更好的从形貌上匹配,提高负极压实密度。
SFG系列自身具有很高的石墨化程度,因此自身具有较高的克容量,半电池克容量达360mAh/g,全电池设计容量可达320-340mAh/g;SFG系列由原生石墨经过石墨化的人造石墨,与天然石墨负极匹配时可提升部分人造石墨的性能,达到复配石墨的效果;KS-6不用于负极的原因:
克容量低,仅290mAh/g;比表面积高,不可逆容量高,首次效率低;形貌配合不佳;,三、石墨类导电剂,KS-6:
等轴的非规则球状人造石墨,D90为6.5m左右,具有一定的储锂功能,实际生产中用于正极,正极为钴酸锂较为合适;KS-15:
D90为15m左右,正极为锰酸锂较为适用(尽量使导电剂粒径接近活性物质粒径);SFG-6:
高度不等轴鳞片状,D90为6m左右,用于负极做导电剂比较适宜,可以改善负极表面性能;,特密高瑞士石墨产品,司,3.4石墨产品参数深圳市吉田化工有限公,三、石墨类导电剂,Timcal特密高导电石墨,应用于正极,三、石墨类导电剂,Timcal特密高导电石墨,应用于负极,三、石墨类导电剂,四、纳米碳纤维(VGCF),4.1纳米碳纤维的简介n是低碳烃类或氧化碳等在催化剂作用下,经高温热解而生成的纤维状炭。
纳米碳纤维的直径在100200nm,具有优异的导电性能,强度高,耐腐蚀性能好以及良好的一维线性结构;4.1.1VGCF的导电机理n在碳纤维作为导电剂的电池内部,活物质与导电剂接触形式为点-线接触。
线与点接触,碳纤维SEM,因纳米碳纤维外径(直径100-200nm)较小,其比表面和表面能都大于导电炭黑,在电极中添加相对较少的量就能达到良好的导电性能;当导电网络的长度相同时,颗粒状导电剂炭黑之间的接触点远多于纤维状导电剂之间的接触点,导致电阻较大;导电炭黑小颗粒则容易陷于由活性材料形成的空隙中,纳米碳纤维导电剂均匀分散在LiCoO2.周围,纤维状结构很容易在电极中构建成点线均匀结合的导电网络,表现出较好的导电性,因而减轻电极极化,降低电池内阻及改善电池性能;,4.1.2碳纤维的优点,四、纳米碳纤维(VGCF),
(1)1%-2%wt碳纳米纤维
(2)LiCoO2(3)3%-5%wt导电炭黑,正极活性物质:
LiCoO2,黏结剂:
聚偏氟乙稀做制成浆料,制得PL2005型实验电池,负极以改性石墨(BTR/818),SP导电剂,CMC及SBR黏结剂,按95.5:
1:
1.5:
2的质量比制得,四、纳米碳纤维(VGCF),4.1.3纳米碳纤维产品参数目前VGCF生产厂家主要是昭和电工。
对比,目前主要作为锂离子电池导电剂,四、碳纳米管(CNTs),碳纳米管(CNTs)CNTs的结构和分类,按石墨烯层数分类,n碳纳米管是一种主要由碳六边形(弯曲处和末端为碳五边形和碳七边形)组成的单层或多层纳米级管状材料,由自然界最强的C-C共价键结合而成。
单壁碳纳米管(SWNTs):
可认为由一层石墨烯“卷”成的圆柱体,直径一般为12nm,长度可达几微米,与纤维类似呈长柱状,内部中空。
多壁碳纳米管(MWNTs):
中心管为封闭的圆柱体,由多层石墨烯“卷”成,侧面由碳原子六边形组成,两端由碳原子五边形封顶。
中心管外围一般有几到十几个单壁碳纳米管同轴组成,管间作用力同石墨烯之间一样,为范德华力。
管间的距离为0.34nm,外径在纳米级范围,长度可达微米级。
n比较:
多壁管在开始形成的时候,层与层之间很容易成为陷讲中心而捕获各种缺陷,因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。
与多壁管相比,单壁管是由单层圆柱型石墨层构成,其直径大小的分布范围小,缺陷少,具有更高的均匀一致性。
单壁碳纳米管,多壁碳纳米管,四、碳纳米管(CNTs),4.2.2CNTs的性质优异的力学性质高强度:
碳纳米管具有巨大的长径比,一般在1000:
1以上,是理想的高强度纤维材料。
碳纳米管的强抗拉强度可达到50200Gpa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,至少比常规石墨纤维高一个数量级;良好的柔韧性:
碳纳米管能抗扭转力引起的畸变,碳纳米管可以在卸载时恢复原来的形状,不像石墨纤维,压缩时易破坏。
压缩的碳纳米管形成波峰状的纽结,卸载后能弹性地松弛。
良好的导电性碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能;理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。
当CNTs的管径大于6nm时,导电性能下降;当管径小于6nm时,CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。
有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性;,四、碳纳米管(CNTs),良好热学性能:
一维碳纳米管具有非常大的长径比,因而大量热是沿着长度方向传递的,通过合适的取向,可合成非常高的各向异性热传导材料。
此外,由于碳纳米管具有较高的热导率,在复合材料中掺杂微量的碳纳米管,该复合材料的热导率也将会得到很大的改善。
4.2.3CNTs的导电机理n利用碳纳米管作为导电剂与活物质呈点-线接触形式;碳纳米管CNTs,柔性flexible线与点接触,line-to-point,四、碳纳米管(CNTs),4.2.4CNTs的优点和缺点与导电炭黑和导电石墨相比,碳纳米管导电剂具有如下优点:
碳纳米管具有良好的电子导电性,纤维状结构能够在电极活性材料中形成连续的导电网络,提高复合电极的导电性;添加碳纳米管后极片有较高的韧性,能改善充放电过程中材料体积变化而引起的剥落,提高循环寿命;碳纳米管可大幅度提高电解液在电极材料中的渗透能力;提高活性材料之间及其与集电极之间的粘结牢固性(物理粘接剂的作用);作负极导电剂时自身具有一定的嵌锂容量,提高复合电极的比容量;添加少量,为有效极性材料留出空间,电池容量得到提高;改善电极的导热性,便于热量转移,不会造成局部温度过高;实践证明良好的碳纳米管分散可以提高电池单体的一致性;缺点:
碳纳米管的主要缺点在于不易分散解决办法:
可以通过高速剪切、添加分散剂、做成分散浆料、超细磨珠静电分散等工艺解决。
四、碳纳米管(CNTs),4.2.5产品参数n比亚迪、中航锂电部分产品使用CNT作为导电剂。
碳纳米管厂家主要有如:
北京天奈、深圳三顺、德方纳米、成都有机化学所、深圳纳米港、贝特瑞、德国拜耳等。
由于单壁碳纳米管价格较高,工业上主要应用多壁碳纳米管及纳米管导电液;,四、碳纳米管(CNTs),深圳市纳米港有限公司工业级多壁碳纳米管,碳纳米管导电液,技术不成熟,未实现量产,粉体:
粗管好分散,导电性稍差。
细管不好分散,导电性好。
目前NTP3003应用较多;添加量0.3%-1%;,细管导电性更好,四、碳纳米管(CNTs),中国科学院成都有机化学有限公司多壁碳纳米管,普通管径细管粗管,粉体,细管导电性好,相同使用量性价比高,添加量约0.5%-1%,但不易分散,建议有分散经验企业使用TNIM1。
TNIMC1有官能团,导电性下降;TNIM8是天然气在催化剂Ni/Al2O3作用下得到,TNIMH8和TNIMC8分别是TNIM8的羟基和羧基化衍生物,表面有官能团,水溶性好,导电性下降;三种粗管易于分散,建议无分散经验的企业使用TNIM8,添加量1%。
四、碳纳米管(CNTs),中国科学院成都有机化学有限公司碳纳米管导电液(水系与油系),四、碳纳米管(CNTs),深圳市德方纳米科技股份有限公司多壁碳纳米管,四、碳纳米管(CNTs),碳纳米管导电液,四、碳纳米管(CNTs),深圳市德方纳米科技股份有限公司,n石墨烯是一种二维晶体,是由碳原子(碳六元环)按照六边形进行排布,相互连接形成一个碳分子,结构非常稳定。
随所连接碳原子数量不断增多,二维碳分子平面不断扩大。
n单层石墨烯就有一个碳原子的厚度,即0.335纳米,相当于一根头发直径的20万分之一的厚度。
是目前已知的最薄的材料。
n由扫描电镜图可知石墨烯是有褶皱的、近似透明的薄片,具有独特的片状结构(二维结构)。
五、石墨烯导电剂,5.1石墨烯的结构,石墨烯微观结构,石墨烯SEM图片,石墨烯的性质超强的导电性:
常温下电子迁移率为150000cm2/Vs,是硅的100倍;电流密度大:
2亿A/cm2,是铜的100倍;较高的强度:
破坏硬度42N/m,杨氏模量相当于金刚石,最坚硬的纳米材料;高热导率:
为5300W/mk,高于碳纳米管和金刚石;最薄最轻:
厚0.34nm,比表面积2630m2/g;透光性好:
几乎是透明的,只吸收2.3%的光;低电阻率:
只有10-6cm,比铜或银更低,为世界上电阻率最小的材料;良好的机械性能:
能折叠;石墨烯的制备方法n石墨烯的制备方法主要分为“自上而下”和“自下而上”两类方法。
“自上而下”是通过剥离石墨材料来制备石墨烯层,如微机械剥离法、氧化石墨还原法、碳纳米管轴向切割法、液相分离法;而“自下而上”法是通过碳原子的重新排列来合成石墨烯,如化学气相沉积(CVD)、外延生长法、有机合成法等;,五、石墨烯导电剂,石墨烯主要制备方法比较,制备方法,产品尺寸,产品质量,是否适合产业化,优点缺点,微机械剥离法,中小尺寸,费时费力,难分子结构不易形成产物可保持比较完整的晶以精确控制,较为完整量产体结构,成本低,易操作,重复性较差,适宜进行石墨烯性质研究不适于大规模制备,外延生长,薄片不容大尺寸易与SiC分离,适合小批量性生产,可大量制备尺寸和厚度可控的石墨烯,成本相对较高,高温条件下难以控制形态和吸附能量,条件苛刻,氧化石墨还原法,大尺寸,分子结构较容易被破坏,可以大规可得到独立的单层石墨烯模生产片,产量高,应用广泛,制备的石墨烯存在一定的缺陷,污染较大,化学气相沉积法,大尺寸,结构完整,质量较好,简单易行,石墨烯的晶体可以大规取向受基底严格控制,可模生产获得大面积结晶性好的石墨烯,成本较高,工艺复杂,影响晶体质量好坏因素多,五、石墨烯导电剂,石墨烯,柔性薄片面与点接触,plant-to-point,n石墨烯与活性物质的接触为点-面接触;,5.4石墨烯导电机理,化学氧化剥离制备的二维石墨烯片具有相对较大的表面积,其表面褶皱使得石墨烯能有效地包裹住LiFePO4颗粒,形成了面接触的导电接触界面,显著提高LiFePO4颗粒的导电性,石墨烯与LiFePO4颗粒的SEM图,五、石墨烯导电剂,5.5石墨烯的优、缺点n优点:
传统球状导电剂接触形式为点点接触,限制了导电作用的发挥,增加了导电剂添加量。
而是石墨烯是片状结构,与活性物质的接触为点-面接触,可以最大化的发挥导电剂等作用,减少导电剂的用量,从而可以多使用活性物质,提升锂电池容量。
n缺点1:
片状的石墨烯在溶剂中更难分散,更易团聚在一起,反倒需要增加石墨烯的用量。
解决:
控制分散技术与分散剂;以高速剪切方式有助于石墨烯分散,也可使用高分子分散剂进行表面改性或无机颗粒分散剂进行物理阻隔;,五、石墨烯导电剂,n缺点2:
通过氧化还原法或生物质催化法制备的石墨烯含有大量官能团(羧基、羟基、环氧等表面官能团),石墨烯表面丰富的官能团就是石墨烯表面的小伤口,添加过多不仅会降低电池能量密度,而且会增加电解液吸液量,另外一方面,还会增加与电解液的副反应而影响循环性,甚至有可能带来,解决:
改变制备方法,避免官能团引入。
安全性问题。
l面内官能团严重降低导电性l边缘官能团对导电性影响较小,且有利于分散n缺点3:
片层较厚的石墨烯会抑制锂离子的扩散,容易造成电池极化严重,造成电池容量降低,降低极片的离子电导率。
解决:
严格控制石墨烯加入量,在加入量较小的情况下,石墨烯由于能够更好地形成导电网络,效果远好于导电炭黑,且石墨烯片层一般认为6-9层最为适宜。
五、石墨烯导电剂,石墨烯商业化存在的问题1.成本问题:
使用石墨烯作为导电剂成本比普通的炭黑高很多,不降低原材料的成本,即使石墨烯电学性能再好,也很难实现工业化应用。
2.工艺问题:
电极浆料要求具有很好的流动性、分散性和合适的粘度。
片状石墨烯在电极浆料中的分散是个很棘手的问题,尤其是电极浆料无法添加分散剂来助分散。
石墨烯的表面积很大,对于浆料的沉降稳定性有很大的影响,且无法保证各批次一致性,影响电池性能。
产品参数n考虑到导电剂的分散性的问题,目前市场化应用的碳纳米管和石墨烯都是以预分散导电浆料的方式提供的。
目前有中国科学院成都有机化学有限公司、深圳德方纳米的石墨烯纳米片的粉体和浆料等。
五、石墨烯导电剂,中国科学院成都有机化学有限公司,石墨烯纳米片,产品编号,厚度nm,纯度直径wt%m,比表面积m2/g,状态,颜色,层数,554.364,粉末,黑色,1-10层,/,粉末,琥珀色1-10层,TNRGOTNGOTNGNPs,990.553.740.5-3990.551.20.5-399.54-205-10,/粉末黑色10层目前的生产工艺会产生缺陷,且价格昂贵,一般供科研院所,不适合工业生产使用,两种产品提取工艺不同,但性能差异不大,TNIGN较为蓬松,不易分散。
针对堆积密度有要求的客户使用;有分散经验的企业建议使用粉体产品,降低成本。
目前比亚迪小批量使用。
五、石墨烯导电剂,中国科学院成都有机化学有限公司,石墨烯纳米片,纯度%,直径单层石墨烯比率,比表面积,层数,深圳市德方纳米科技股份有限公司布袋石墨烯,分为水系、油系两种类型,纳米片已分散好,工业化生产使用较多,性价比高。
添加量1%wt左右,对于没有分散经验的企业推荐使用,五、石墨烯导电剂,5.8导电性大小比较nSP系列导电石墨(KS-6、SFG
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